Източник на ток

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към: навигация, търсене
Еквивалентна схема на електрическа верига с линеен източник на ток и товар

Източник на ток , или използваното още в електротехническата литература генератор на ток, теоретично се представя като двуполюсник, който създава условия за протичане на електрически ток с големина I=I_k, не зависящ от съпротивлението на товара, свързан в електрическата верига и напрежението u в краищата му. Константата I_k се нарича характеристичен ток на източника. [1]

В най-общия случай от еквивалентната схема на двуполюсника се виждат основните зависимости и връзката между токовете I_\mathrm K, I, вътрешното съпротивление на генератора на ток R_\mathrm i и напрежението на такъв генератор.

I = I_\mathrm K-U_\mathrm{kl}/R_\mathrm i\ ,

с което се определя силното влияние на стойността на вътрешното съпротивление на източника на тока R_\mathrm i върху стойността на тока през товара.

Напрежението на клемите на двуполюсника е

U_\mathrm{kl} = I \cdot R_\mathrm V

Свойства[редактиране | edit source]

Често под източник на ток неправилно се разбира какъвто и да е източник на напрежение - батерия, електрически генератор, акумулатор. Макар от тези източници това да е причината за протичане на електрически ток, физическия смисъл на понятието източник на ток е различно и не се покрива с понятието източник на напрежение.

Идеален генератор на ток[редактиране | edit source]

Идеалният генератор на ток притежава неограничена способност да поддържа ток, независимо от характеристиките на електрическата верига включена към него. Това определя вътрешното му съпротивление равно на безкрайност

~ \hat z(j \omega)\;\rightarrow\infty ;

Токът преминаващ през генератора

~I=\mathcal{I},
където ~\mathcal{I} — е електрически ток поддържан от генератора на тока.

Използваните символи са

  • j — комплексната единица, отразяваща комплексния характер на процеса;
  • \omega — кръговата честота.

Електрическото напрежение в крайщата на двуполюсника като идеален източник на ток, зависи само от съпротивлението на външната верига.

U = \mathcal{I} \cdot R

Електрическата мощност разсейвана от източника на ток е:

P = \mathcal{I}^2 \cdot R

Идеалният източник на ток има постоянна стойност на тока на \mathcal{I} = \text{const}, което определя, че електрическото напрежение и мощност може да растат неограничено.

Реален източник на ток[редактиране | edit source]

Реалният източник на ток притежава вътрешно съпротивление, което като параметър в линейно приближение може да се определи и обозначи като r. В сравнение с източника на електродвижещо напрежение, вътрешното съпротивление на източника на ток е значително, и колкото е по-голямо, толкова генератора на ток е по-близо до идеалния източник. Реалния източник на ток с вътрешно съпротивление r е еквивалентен на реален източник на електродвижещо напрежение (ЕДС), имащ това вътрешно съпротивление и напрежение \mathcal{E} = \mathcal{I} \cdot r.

За сравнение, обратно източникът на ЕДС е по-близо до идеалния, колкото неговото вътрешно съпротивление е по-малко.

При товар в електрическата верига R, напрежението на клемите на реалния източник на тока е:

U = \mathcal{I} \frac{R \cdot r}{R + r} = \mathcal{I} \frac{R}{1 + R/r}

Силата на тока във веригата е равна на:

I = \mathcal{I} \frac{r}{R + r} = \mathcal{I} \frac{1}{1 + R/r}

Електрическата мощност от генератора на ток в електрическата верига е равна на:

P = \mathcal{I}^2 \frac{R}{\left(1 + R/r \right)^2}

Приложение[редактиране | edit source]

Параметрите на идеалният генератор на ток не може де се постигнат в реални устройства. Затова в практиката се използват източници на ток създадени да работят с определени ограничения и в определена област с определени устройства. Ограниченията на реалния генератор на ток са свързани с неговия източник на напрежение, т. е. горния праг на напрежението на двуполюсника се ограничава от този използван източник, а това е свързано и с ограничаване на товара в електрическата верига.

В радиоелектронните устройства се използват технически решения с генератор на ток. Такова захранване намира приложение в устройства работещи с аналогови сигнали, в диференциални усилватели, в операционни усилватели, в измерителни мостове като моста на Уитстоун.

Източници[редактиране | edit source]

  1. Сарман, Жан-Пиер. Енциклопедичен речник по физика, Превод от френски и съставителство проф. д-р на ф. н. Петко Девенски, Издателство Мартилен, София, 1995, с. 120